Question

如图，质量为m的b球用长h的细绳悬挂于水平轨道BC的出口C处．质量也为m的小球a，从距BC高h的A处由静止释放，沿ABC光滑轨道滑下，在C处与b球正碰并与b粘在一起．已知BC轨道距地面有一定的高度，悬挂b球的细绳能承受的最大拉力为2.8mg．试问：①a与b球碰前瞬间，a球的速度多大？
②a、b两球碰后，细绳是否会断裂？（要求通过计算回答）

Answer 1

【答案】分析：（1）以a球为研究对象，由动能定理可以求出a与b两球碰撞前a球的速度．
（2）a与b碰撞过程中动量守恒，由动量守恒定律求出碰后的速度，
然后它们做圆周运动，由牛顿第二定律列方程，求出绳子的拉力，然后判断绳子是否会断裂．
解答：解：①以a球为研究对象，在a求下滑到C点过程中，
由动能定理可得，mgh=mv²-0，解得：a的速度v=；                                
②a与b两球碰撞过程动量守恒，
由动量守恒得：mv=（m+m）v′，
解得：v′=；
两小球做圆周运动，
由牛顿第二定律可得：F-2mg=2m，
解得F=3mg，F=3mg＞2.8mg，细绳会断裂．
答：：①a与b球碰前瞬间，a球的速度为．
②a、b两球碰后，细绳会断裂．
点评：应用动能定理、动量守恒定律、牛顿第二定律即可解题，本题难度不大；第一问也可以应用机械能守恒定律解题．